与瞬知科技结缘,已经是四年前。
这是一家致力于用半导体科技助力生物医药的创新型跨界创业公司。
近期,我们收到关于它的好消息:瞬知科技的可穿戴式小动物实验用微量泵AMP100已经开始商用。该产品基于瞬知科技自主研发、加工和制造的一款微流控MEMS芯片泵,能够实现0.5uL±5%的单次精准微量输注;且在技术路线上属于国内首创。据介绍,目前产品已经完成首批客户的试用,反响良好。
从瞬知科技2017年创立到首款产品推向市场的近5年中,中国生物医药行业的发展势头强劲,新企业涌入、新药申报快速增长、产业集群规模初显等等。作为这个大产业生态中一员,瞬知科技也同样经历了巨大变化:产品从0到1、团队从2到20+、技术应用由内而外延伸......
在这一过程中,微流控MEMS芯片泵技术如何完成产品化落地?企业战略经历了怎样的变革?未来的发展规划又如何?基于以上疑问,动脉网对瞬知科技CEO徐亦博先生进行了专访。
一个全球首创穿戴式动物实验微量输注泵的诞生
国内创新药研发热火朝天。动物实验是新药物申报临床前必不可少的步骤,因此实验动物与生物医药研究二者紧密相连。有资料显示,近50年来,最重要的50项医药研究的重大突破性成果中有11项是利用实验动物和技术获得的成果。
据悉,药物的动物实验一般会选取一种啮齿类动物和一种非啮齿类动物,前者一般是鼠类,后者一般包括猴子、犬、兔子或者猪。在啮齿类实验动物模型中,鼠类模型占据了85%的比例。2019年实验用鼠产品和服务的市场规模达到28亿元;预计2024年将达到84亿元,年复合增长率为24.4%;到2030年实验用鼠的市场规模将突破200亿元。
在动物实验中,给药是一项重要操作。在各种给药方式中,注射给药是最常见、最主流的方式之一。徐亦博介绍道:在鼠类实验中,注射给药的比例大约在10~20%。其中由于实验用鼠的体重较轻,为了精准控制药物用量,相当一部分给药过程需要使用微量输注泵才能实现精准给药。
注射给药中,需要使用输注泵的实验用鼠数量大约占比一半,即总体数量的5~10%之间。那么以国内实验用鼠1年2000万只的容量来计算,使用微量输注泵的实验用鼠最少约有100万只。按照传统耗材500~1000元的价格水平来计算,仅微量输注泵使用的耗材年度规模便至少可达5~10亿元。
由于传统动物微量输注泵采用“植入式预置口+长导管+大型注射泵”的模式,在设备体积、应用灵活性以及设备价格等方面具有较大局限,这也在一定程度上限制了微量输注泵的在小动物实验中应用范围。
实验动物微量输注泵的市场容量无疑是巨大的,因此更需要聚焦产品性能的改进,能否为行业带来新的向好的变化。瞬知科技针对痛点问题,在核心技术、应用方式上均采用全新路线,推出了这款全球首创的小动物实验穿戴式微量输注泵,用于药物动物实验的造模、药效、DMPK和毒理研究。
在产品性能上,首先,这款输注泵能够实现胰岛素泵级别的输注精度,输注速率最低0.5uL/H、最高40mL/H,单次输注精度保持在0.5uL±5%。其微流控MEMS芯片泵的核心技术指标“基础率下的输液准确性”已经通过国内权威第三方检验机构上海医疗器械检验所的委托检验。
其次,该产品给药方式灵活,支持皮下输注和静脉输注,支持水溶性溶液和脂溶性溶液,还能支持通过电脑等终端远程无线智能配置,选择即时输注和预约输注等不同输注模式,以及远程的药物输注监控,实现了动物实验的自动化给药。
在产品形态上,这款微量输注泵采用马鞍型分体式可穿戴设计,重量仅为25g。相较于传统大型输注泵,只能分流安置实验动物,进行单笼单动物单泵输注,瞬知科技的AMP100是全球第一个实现舒适化穿戴的微量输注泵,可以支持一笼多鼠,提高实验空间利用率,一定程度也上提高了小动物药物实验的效率。
在价格上,产品也较好地进行了成本控制。传统微量输注泵大约需要支付数万元的设备费用和千元级的耗材费用,且操作繁琐,人工费用高昂。瞬知科技则将输注泵系统设备的平均价格控制在传统输注泵产品的1/10以内,同时辅以更优惠的耗材费用,极大地降低了动物实验用微量输注泵的使用门槛和耗材费用。
此外,瞬知科技的微流控MEMS芯片泵的研发和生产背靠南方科技大学。南方科技大学作为我国最好的微纳加工平台之一,为瞬知科技的产品研发迭代、生产提供了一个好平台,瞬知科技也由此克服了芯片晶圆供货困难的问题。
微流控MEMS芯片泵的落地图景
找准方向,产品的诞生变得相对顺利。但是技术的磨砺却是千锤百炼、不断完善的过程。
从技术来看,这款小动物实验微量输注泵使用的微流控MEMS芯片泵,是瞬知科技研发的微流控MEMS芯片泵应用家族成员之一,“身份号码”为HT9207。正是微流控MEMS芯片泵让产品实现了高精度输注、可穿戴式设计和低成本价格。
介绍这项技术原理时,徐亦博这样比喻:“流体之所以是流动,是需要动力源驱动流体流动,大部分依赖于驱动电机,也就是大家说的流体泵,小部分流体的流动依靠虹吸效应,比如IVD。我们的微流控MEMS芯片泵是微流体流动的心脏,相当于是一个智能可控的动力源去控制微量液体的流动。”
瞬知的微流控MEMS芯片泵是一种MEMS器件,基于MEMS微控技术,将精密机械工程和半导体加工工艺融合,设计和工艺的操作范围在微米量级。
MEMS(微机电系统)技术,是在半导体制造技术基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等的一种工业技术。MEMS器件,具有体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点,广泛应用于消费类电子、无线通信、工业控制、汽车工业、环境监控、生物医药等各种各样的场景中
具体而言,与传统进口核心精密微电机相比,瞬知科技一方面,将精密变速箱和推杆与精密微电机融合在一起,形成了一枚硬币大小的芯片泵;另一方面,采用压电陶瓷片、硅胶等成本可控的制造材料,奠定了产品的更高输注精度、更小模块体积和更低的入门成本(耗材化)。这款微流控MEMS芯片泵也打破了被欧美日等国外传统精密微电机厂商垄断的“微控技术”(以微动力控制驱动流体或固体的精密微电机技术),在精密微电机领域实现国产替代“零”的突破。
MEMS芯片泵作为微量输注泵领域的一种颠覆式的创新,可广泛应用于动物实验微量输注泵、宠物微量输注泵,人用胰岛素泵和其它精准药物输送系统等领域。
来源:瞬知科技
徐亦博介绍,在宠物输注泵领域,瞬知科技预计在今年将推出穿戴式微量输注泵来改善宠物的就医体验和宠物主人的消费体验。一方面,穿戴式的设计使宠物不需要长时间静置而可自由活动;另一方面,在去医院首诊设定输注泵的模式与数据后,主人可带宠物回家,陪伴宠物,居家治疗。
从市场角度来看,国内宠物医疗市场每年保持着超35%的增长速度。我国宠物医院大约有2.3万家门店,每个门店平均的日均输液量在3~4次,以此计算,每年宠物输注泵的市场潜力大约在2000万到3000万次输液,10~15亿的耗材市场规模。
在人用给药输注泵领域,瞬知科技以贴敷式胰岛素泵为核心。糖尿病作为慢病管理的典型,血糖仪、胰岛素笔、胰岛素泵等治疗产品具备非常强的C端属性。但和胰岛素笔相比,由于胰岛素泵价格昂贵,只有少部分糖尿病患者接受胰岛素泵治疗。在千亿血糖市场,胰岛素泵的前景可观。
除了以上三大市场之外,瞬知科技也在拓展更多的可能性,比如在药物精准递送领域展开技术合作。目前,其已经与大洲生物等多家药厂就帕金森药物贴敷泵等药械结合微量输注产品展开了合作。
百炼千锤出真金,从“两个人”到“三大市场”
已经上市的小动物实验输注泵,虽然成功地使微流控MEMS芯片泵实现了商业化落地。但5年来的种种总是浮现在徐亦博的思考里,他坦言:“从芯片行业跨界到医疗,并不知道有这么大的「坑」,也不知道医疗这么「难做」。”
2016年,一篇好友分享的“微流控芯片”的文章引起了徐亦博的注意与兴趣,并随后进行了跟进。而这位好友正是瞬知科技的联合创始人程鑫博士,徐亦博的大学同班同学。这时的徐亦博进入医疗行业不久,此前他耕耘在半导体行业,先后在国外芯片设计公司Marvell、SMSC中担任市场部要职。程鑫当时则在南方科技大学的材料科学与工程系担任系主任。
半导体行业中积累的丰富经验让徐亦博捕捉到微流控芯片泵这个机会,他认为这是实现传统医疗器械微型化和个人化的核心元器件。擅长产品的徐亦博和擅长技术的程鑫一拍即合,联合创立了瞬知科技,并开始了技术转化。转化方向选定为“微流控MEMS芯片泵”,但公司先瞄准的产品方向并不是动物实验输注泵,而是用于人体的胰岛素泵。
胰岛素泵的价格很高,利用微流控MEMS芯片泵却能在很大程度上控制成本,因此应用在胰岛素泵上会产生巨大的价差,也意味着拥有着巨大的利润空间。
然而从一条全新的技术路径去开发医疗级的人用胰岛素泵并非易事。即使2019年上海医疗器械检验所的检测报告显示,瞬知科技的胰岛素泵在输注准确率等方面达到国际领先水平,但瞬知科技的第一个商业化产品仍并非胰岛素泵。
随后意料之外的疫情,更增添了胰岛素泵在研发资金周转上的困难。“坦白来说很绝望。”办公室里的徐亦博回忆时停顿稍许,然后才继续说,“绝境之中,在准备胰岛素泵申请创新医疗器械审批时,我们发现了动物实验微量输注泵这个新的方向。”
到这时,瞬知科技的战略才发生了较大调整:优先开发动物试验输注泵。虽然看似方向有了改变,但其实企业发展战略才真正抽丝剥茧,发展开始步入快车道。
动物实验输注泵的研发和上市难度较胰岛素泵稍低,通过企业当前积累的技术不仅能够快速使产品落地,而且能够带来充沛的现金流支持。此后,瞬知科技又发现了崭新的宠物输注泵市场,可以给公司带来新的应用,新的现金流和新的希望。
瞬知科技由此搭建起“动物实验给药-宠物给药-人用给药”,这样一个由易到难、循序渐进的产品梯队,面向科研市场、宠物医疗消费市场和人用医疗消费市场三大市场。
在布局动物实验输注泵后,瞬知科技得到了第二轮融资。目前,这款输注泵完成了商业化验证,已进入量产阶段。徐亦博透露在接下来的计划中,首先要实现小、大动物试验输注泵和宠物输注泵的量产;同时也要实现医疗级芯片泵的小批量生产,并提交作为“初心”的胰岛素泵的全球型检,加快研发和申报。
因此,瞬知科技正在开放B轮融资来支持各系列产品研发和快速商业化,以及建立芯片量产基地。
写在最后:访谈最后我们回到了创业的话题。徐亦博此前共同创办了一家芯片公司,后来被国内一家著名的芯片公司收购。作为一位连续创业者,如何看待创业这件事呢?用他自己的话来说或许更贴切一些。
“中国有一句古话,叫做‘千锤百炼出真金’,一路走来,身边很多创业伙伴,经受不了创业的折磨,有人掉队,有人反叛,有人离开,这是创业的常态。千锤百炼之后,剩下的,要么是真正的金子,要么就是渣渣,而真金是极少数。”
比喻之后,他回到了更平淡的叙述中,“我太太经常问我,你创业失败了怎么办?我说,如果你老是想着失败,多半就会失败;就像爬黄山天都峰,如果你老是向旁边看,向下看,担心万一摔下去怎么办,一定两腿颤颤,不敢向上爬了,还可能摔下去;这个时候,只能看着脚下的每一级台阶,一步一个脚印,向上,向前,你才可能到达最后的顶峰。对我而言,即使这次创业失败,我的人生阅历、体验和能力也上了一个很大的台阶,我不担心创业失败,我创业能走到今天,已经可以证明自己了。”
最后,徐亦博分享了一首自己非常喜欢的诗:
大江歌罢掉头东,
邃密群科济世穷。
面壁十年图破壁,
难酬蹈海亦英雄。